Extremofilos

Los organismos extremolos
La vida en condiciones extremas
Durante mucho tiempo se penso que era imposible encontrar algun
organismo que viviera en
de los organismos conocidos:
sitios con condiciones extremas, inhabitables para la gran mayora
temperaturas superiores a 80 C, presiones aplastantes, oscuridad total, altas concentraciones de
sales o minerales, ambientes muy acidos , o sitios de temperaturas extremadamente bajas. No
obstante, cuando las tecnicas
utilizadas para explorar esos nichos tan extremos se perfeccionaron, se pudo encontrar una diversidad de organismos que habitan en ellos. Se los conoce
, amantes de las condiciones extremas, y pueden ser bacterias, plantas o anicomo extremolos
males.
La imagen superior muestra un respiradero " chimenea" , captada por un sumergible de gran pro
, los microorganismos que viven dentro y alrededor de los
fundidad. En lugar de la fotosntesis
oscuros respiraderos obtienen compuestos organicos
mediante un proceso llamado quimiosntesis
,
a partir de sustancias simples que se originan dentro de la misma Tierra, en el agua que surge
del suelo marino. El agua negra supercalentada que emana del respiradero, provee de compuestos qumicos
energeticos
que sustentan a los gusanos-tubos ( foto inferior) y otros organismos
que se desarrollan en este habitat
.
Fuente: http: //ciencia. nasa. gov/headlines/y2001 /ast1 3apr_ 1 . htm
Los extremolos
se encuentran en los geiseres
o chimeneas negras de los fondos de los oceanos
,
donde se expulsa agua a mas
de 200 C a una profundidad tal que soportan una presion
extrema;
tambien
en las salinas o el Mar Muerto, donde la concentracion
de sal supera varias veces la
concentracion
normal para el desarrollo de vida. Otros extremolos
son los que viven en minas o
plantas de desechos industriales, y que pueden obtener energa
a partir de compuestos
inorganicos
con azufre o hierro.
Los extremolos
que habitan en altas temperaturas son conocidos como termolos
, los que
habitan a bajas temperaturas, psicrolos
, los que viven en altas concentraciones salinas son
denominados halolos
, los que viven en sitios de pH acido , acidolos
y los de pH basico
, alcalo
los.
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Existen microorganismos conocidos como metanogenos
que son capaces de generar metano
( CH 4) , un gas combustible, en condiciones anaerobicas
( sin oxgeno
) . Estos organismos viven en
el fondo de depositos
acuaticos
y en el rumen de algunos mamferos
herbvoros
( rumiantes) . El
rumen es el organo digestivo donde se lleva a cabo la degradacion
de celulosa y otros
polisacaridos
mediante la actividad microbiana, ya que estos animales carecen de las enzimas
necesarias para digerirlos.
Bacterias cuadradas que adoran la sal, por primera vez en el laboratorio
Las fotografas
muestran bacterias de forma cuadrada y delgadas, de unos 0, 1 5 micrones, que
viven en ambientes con altsimas
concentraciones de sales ( halolas
) . El microbiologo
britanico
Anthony Walsby las descubrio en un estanque hiper-salino cerca del Mar Rojo, en 1 980. Se las
crea
incultivables en condiciones de laboratorio. Sin embargo, ahora se ha logrado cultivarlas
empleando medios de cultivo que contienen al menos 1 8% de sal, casi como la concentracion
salina de la salsa de soja. Ademas
, estas bacterias crecen muy lentamente, a razon
de uno o dos
das
por ciclo, mientras que Escherichia coli emplea unos 20 minutos por ciclo. Ahora que se
pudieron cultivar, los taxonomos
deberan
analizarlas y darles un nombre " ocial" , que podra
ser Haloquadratum walsbyi, en honor a su descubridor.
Fuente: Novedades Biotecnologa
novedades1 @porquebiotecnologia. com. ar 1 4 de octubre de
2004, y http: //www. nature. com/news/2004/041 01 1 /full/041 01 1 -3. html
Caractersticas
de los extremolos
Los extremolos
son mayoritariamente microorganismos procariontes pertenecientes a las Eubacterias y las Archaebacterias ( o Arqueas) . Si bien estos microorganismos comparten la caracters
tica de ser unicelulares procariotas, estudios moleculares recientes han demostrado que las
Arqueas tienen un funcionamiento a nivel molecular mas
similar a las celulas
eucariotas. Por tal
motivo, estos dos grupos de organismos procariotas estan
ubicados en dominios distintos, como
se indica en el siguiente esquema:
El esquema representa los tres grandes dominios en que actualmente se clasica a los seres vivos:
Eubacteria, Archaebacteria y Eucaria ( que incluye protistas, hongos, plantas y animales) . Las
Archaea comparten propiedades con los organismos del dominio Eubacteria y con los del
dominio Eucaria. Tienen la simplicidad, versatilidad y adaptabilidad de las Eubacterias, pero
sus procesos celulares de replicacion
del ADN, transcripcion
y traduccion
estan
mas
relacionados
con los organismos eucariontes.
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Fuente: Facultad de Agroindustrias de la Univ. Nacional del Nordeste.
http: //fai. unne. edu. ar/biologia/biodiversidad/biodiversidad. htm
La supervivencia de los extremolos
es posible debido a que sus celulas
tienen componentes y
propiedades particulares que les permiten mantenerse estables en el entorno en el que viven.
Algunas de estas propiedades se detallan a continuacion
:
- Contienen enzimas estables. Por ejemplo, los termolos
tienen enzimas que no se desnaturalizan a altas temperaturas y protegen al ADN para evitar su degradacion
. Estas enzimas, al igual
que las que funcionan a bajas temperaturas o a pH extremos, son conocidas como extremozimas.
- La membrana celular no es una bicapa de lpidos
, como en el resto de los seres vivos, sino una
monocapa, con uniones qumicas
distintas a las de las membranas convencionales, que le otorga
mayor estabilidad.
- Los que habitan en sitios muy salinos ( halolos
) acumulan sales tambien
intracelularmente, y
as mantienen un equilibrio osmotico
con el medio que los rodea sin deshidratarse.
- Los que habitan en glaciares acumulan solutos que impiden que se congelen ( similar a la funcion
que cumple el anticongelante en un auto) .
- Los que metabolizan compuestos inorganicos
tienen enzimas que le permiten hacerlo.
Extremolos
y Genomica
Si se tiene en cuenta que las caractersticas
de los seres vivos estan
determinadas por la informacion
genetica
, las propiedades particulares de los extremolos
estaran
indicando alguna diferencia a nivel de sus genes. Por este motivo, estos organismos resultan de gran interes
para el
estudio genomico
, y algunos de ellos han sido incluidos en diversos Proyectos Genoma. Entre los
genomas ya secuenciados se encuentran los de las especies:
- Archaeoglobus fulgidus, metabolizadora de azufre y productora de distintos compuestos
aromaticos
,
- Methanococcus jannaschii, metanogenica
habitante del fondo de los oceanos
,
- M. Thermoautotrophicum, metanogenica
aislada de sitios de biodegradacion
. Esta ultima
especie sirve como modelo para comprender mecanismos de biodegradacion
y ciclo de la materia.
- Esta avanzada la secuenciacion
del genoma de dos arqueobacterias termoflicas
que crecen
( Pyrobaculum aerophilum y Pyrococcus furiosus) ,
entre 70 y 1 06 C en profundidades volcanicas
que presentan el atractivo de poder proveer de enzimas que puedan ser utilizadas en procesos
industriales de alta temperatura.
- Se estudio la especie Sulfolobus acidocaldarius que habita ambientes volcanicos
con alto contenido en azufre, pH acido y temperaturas de hasta 90 C.
Biosferas ocultas de la Tierra
Dos recientes descubrimientos en el campo de la astrobiologa
desafan
nuestros principales
supuestos acerca de una comunidad biologica
integrada en la Tierra. A nivel microbiano, que
podra
haber biosferas ocultas existiendo en la Tierra junto con nuestros vecinos mas
conocidos.
Una comunidad de este tipo ha sido encontrada enterrada profundamente, mientras que la otra
vive en el mar junto con otras formas de vida mas
conocidas.
Potencialmente, entre los descubrimientos recientes mas
importantes para la astrobiologa
esta el
hallazgo de formas de vida profundamente enterradas que parecen desarrollarse independientemente de la biosfera supercial conocida, que esta animada por la luz solar. Estos microorganismos, descubiertos en agua subterranea
caliente a 2. 8 km de profundidad en una mina de oro de
Sudafrica
, obtienen su energa
en ultima
instancia a partir de compuestos qumicos
-hidrogeno
y
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sulfatos- producidos por un lento decaimiento de elementos radioactivos en las rocas. La existencia de una comunidad microbiana profundamente subterranea
en la Tierra plantea que
podran
existir biosferas
aisladas semejantes en otros planetas, como Marte, a pesar de las condiciones hostiles reinantes en sus supercies.
Un importante equipo internacional de investigacion
, liderado por cientcos
de las Universidades de Princeton e Indiana y respaldado en parte por el Instituto de Astrobiologa
de la
NASA, anuncio su descubrimiento en una monografa
publicada en la edicion
del 20 de Octubre
de 2006 de la revista Science. El autor principal de la monografa
es Li-Hing Lin, perteneciente
en este momento a la Universidad Nacional de Taiwan
, pero que comenzo su trabajo como estudiante graduado de Princeton. Los cientcos
aprovecharon una fractura inundada de agua
cruzada durante una perforacion
en una profunda mina de oro cerca de Johannesburgo. Comenzaron a recolectar muestras de agua a los pocos das
de ujo inicial para asegurar una mnima
contaminacion
, y continuaron extrayendo nuevas muestras durante varios meses.
Utilizando modernas herramientas de analisis
genetico
, compararon los microorganismos con
otras comunidades microbianas anaerobicas
que obtienen su energa
a partir de la reduccion
de
sulfato. Un estudio detallado de la composicion
qumica
del agua indica que hay suciente
sulfato e hidrogeno
de origen natural como para sostener la vida indenidamente. La base de la
cadena alimentaria es un reductor de sulfato que pertenece al lum llamado Firmicutes, y los
otros microbios en la comunidad pueden subsistir gracias a los productos que obtienen a partir
de su productor primario. El agua misma fue datada en decenas de millones de anos
~ , un tiempo
durante el cual no ha tenido contactos fsicos
o qumicos
con el mundo de mas
arriba, mas
conocido.
En los ultimos
anos
~ , los cientcos
han descubierto muchas comunidades de microorganismos que
viven bajo condiciones que antes se consideraban imposibles para la vida. Los extremolos
pueden prosperar bajo condiciones de temperaturas muy altas o muy bajas, o una composicion
qumica
acida o alcalina, o una elevada salinidad que matara
a microorganismos mas
conocidos
de la supercie. Algunos de estos extremolos
viven en comunidades en respiraderos hidrotermales en las profundidades del oceano
o dentro de rocas, a cientos de metros bajo la supercie.
Sin embargo, hasta ahora la " biosfera profunda" pareca
necesitar, por lo menos indirectamente,
un contacto con la atmosfera
. Este descubrimiento, hecho en un ambiente mucho mas
profundo
y aislado, representa un avance fundamental, revelando una forma de vida aliengena
dentro de
la Tierra.
Este descubrimiento puede proporcionar indicios claves sobre la habitabilidad de Marte y otros
planetas con supercies hostiles pero agua caliente en el interior. Las misiones de la NASA revelaron que Marte alguna vez tuvo un ambiente supercial mas
apto para la vida, con agua lquida
y luz solar, circunstancias bajo las cuales la vida puede haberse formado y prosperado hace
miles de millones de anos
~ . Quizas
el remanente de aquella vida persista bajo su superce, en
ambientes como este mar sin sol en la Tierra.
El segundo descubrimiento excitante es el de una hasta ahora desconocida " biosfera
rara" que
coexiste con formas de vida mas
conocidas en lo profundo del oceano
. Los descubridores son un
equipo de cientcos
del Laboratorio Biologico
Marino de Woods Hole y el Real Instituto
Holandes
para la Investigacion
Marina, bajo la conduccion
de Mitch Sogin, quien tambien
es el
PI para el equipo del MBL en el NAI. Los cientcos
utilizaron nuevas herramientas de analisis
genetico
para buscar las poblaciones microbianas dominantes para extraer muestras de los
microbios mucho mas
raros que antes no haban
sido detectados, usando muestras recogidas de
agua marina normal y el agua caliente asociada con los respiraderos hidrotermales. Su trabajo
fue publicado en los Proceedings de la Academia Nacional de Ciencias del 8 de agosto de 2006.
Este nuevo analisis
revela una importante diversidad dentro de esta rara biosfera
. La tecnica
utilizada, si bien no permite el aislamiento de organismos individuales para su estudio, s posibilita la elaboracion
de calculos
estadsticos
de la poblacion
. Pero aunque el numero
de tales
microorganismos es pequeno
~ , hay por lo menos una diversidad de especies 1 00 veces mayor de lo
que se prevea
.
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Que estan
haciendo estos diversos organismos? En cierto modo, no son muy exitosos, dado que
son superados en numero
ampliamente por especies mas
conocidas. Sin embargo, ellos subsisten
en pequenos
~ numeros
. Quizas
representen una clase de " sistema de seguridad" natural o fuerza
de reserva que puede entrar en accion
si las condiciones ambientales cambian de manera tal que
amenace al ecosistema dominante. Podran
ser parte de la estrategia de la vida para sobrevivir
ante cambios ambientales catastrocos
. El proximo
desafo
es calcular los patrones globales de
esta " rara biosfera
" y comenzar a caracterizar a sus especies individuales.
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